一种筒体加工方法与流程

[0001]
本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种筒体加工方法。


背景技术：

[0002]
筒体作为一种常用工件，在许多地方得到广泛的应用，尤其是复合材料大口径筒体以其重量轻，耐腐蚀性好，比强度高的特点，应用更加广泛。但是对于大口径的筒体有时需要进行外圆加工处理，以达到所需的粗糙度、同轴度等要求，而大口径的筒体容易变形，需要把筒体从内部撑圆和固定才能保证外圆的加工，现有加工大口径筒体的方法复杂，操作不便，难以保证加工质量。


技术实现要素：

[0003]
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种筒体加工方法，用于解决现有技术中筒体加工不便，加工质量差等问题。
[0004]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种筒体加工方法，包括以下步骤：1）选择与待加工筒体内径匹配的定心装置，并将调整至初始状态的定心装置安装在支撑转轴上，支撑转轴上至少安装有两个定心装置，将支撑转轴的第一端放置到第一安装支架上，将支撑转轴的第二端放置到第二安装支架上；2）在支撑转轴的第二端中心孔内安装延长杆，将筒体套装到延长杆上，延长杆的第二端再放置到第三安装支架上；3）取走第二安装支架，移动筒体至支撑转轴上使得定心装置位于筒体内侧；4）通过第二安装支架撑起支撑转轴的第二端，取下延长杆，调节定心装置支撑直径的大小直至定位状态使定心装置撑紧筒体内壁，完成筒体的固定；5）将固定完成的支撑转轴和筒体一同转移至加工台，通过驱动装置与支撑转轴连接并带动支撑转轴和筒体一同转动，通过磨削加工装置对筒体的外侧壁和两端面进行磨削加工。
[0005]
本发明的有益效果是：大直径空心筒体加工时，通过采用内径装夹方式装夹，实现筒体外侧表面积两端端面同时加工，符合加工质量要求，筒体装夹加工操作方便。
[0006]
可选地，所述定心装置包括中心架，所述中心架套装在支撑转轴上，并与支撑转轴同轴固定，所述中心架上安装有沿其圆周方向分布的圆弧撑架，所述圆弧撑架与支撑转轴同轴设置。
[0007]
可选地，所述中心架上安装有线性滑轨，所述圆弧撑架通过滑块与线性滑轨连接，所述线性滑轨上设有沿圆弧撑架滑动方向分布的固定板，圆弧撑架沿线性滑轨滑动与不同位置的固定板连接使其在初始状态和定位状态切换。
[0008]
可选地，所述圆弧撑架上安装有调节螺栓，所述中心架上安装有与调节螺栓对应的顶块，所述顶块通过顶块螺栓与中心架转动连接，并通过顶块螺栓使顶块锁紧或解锁；在步骤1）中调整定心装置至初始状态时，松动顶块螺栓使顶块处于解锁状态，转动顶块至避
开圆弧撑架运动轨迹的位置并锁紧，滑动圆弧撑架使其向中心架的中心靠拢直至与对应的固定板连接，定心装置完成初始状态的调整；在步骤4）中调整定心装置至定位状态时，先将圆弧撑架解锁并滑动圆弧撑架远离中心架的中心，使调节螺栓沿中心架径向上位于顶块的外围，松动顶块螺栓使顶块处于解锁状态，转动顶块与调节螺栓对准，锁紧顶块，转动调节螺栓使调节螺栓的一端顶住顶块，继续转动调节螺栓使与调节螺栓另一端连接的圆弧撑架移动直至与对应的固定板连接，圆弧撑架撑紧筒体内壁，定心装置到达定位状态。
[0009]
可选地，在步骤5）中，所述支撑转轴的第一端端部设有槽口，所述支撑转轴的第一端上还设有连接孔，所述连接孔沿支撑转轴的径向贯穿设置，并穿过所述槽口；所述支撑转轴的第一端上还设有用于支撑转轴轴向定位的限位挡环和用于定心装置定位的限位块，所述限位挡环位于槽口和限位块之间。
[0010]
可选地，在步骤1）中，每个加工筒体的内侧至少通过两个定心装置撑紧，定心装置沿支撑转轴轴向间隔分布，每个定心装置的轴套上安装有顶紧螺栓，定心装置沿支撑转轴轴向滑动到位后旋紧顶紧螺栓固定定心装置。
[0011]
可选地，在步骤5）中，所述驱动装置包括第一动力底座和动力组件，所述第一动力底座上安装有丝杠滑轨机构，所述动力组件安装在丝杠滑轨机构上，所述丝杠滑轨机构驱动动力组件滑动至指定位置与支撑转轴连接。
[0012]
可选地，在步骤5）中，所述加工台处设有支撑底座，所述支撑底座的两端设有支座，所述支座上安装有用于撑起支撑转轴的支撑滚轮，且靠近支撑转轴第一端的支座上还设有限位滚轮，所述限位滚轮与限位块配合限制支撑转轴的轴向位置。
[0013]
可选地，所述限位滚轮分布在限挡环的两侧，且限位滚轮的轴心线与支撑转轴的轴心线垂直。
[0014]
可选地，在步骤5）中，所述磨削加工装置包括固定座和第二动力底座，所述第二动力底座通过丝杠滑轨安装在固定座上，所述第二动力底座上安装有第二电机和砂轮，所述第二电机带动砂轮运行对筒体外侧壁和两端端面进行磨削加工，并且通过丝杠滑轨调整砂轮与筒体的相对位置。
[0015]
采用上述可选地方案的有益效果是：定心装置调节定位操作简单方便，便于筒体装夹定位，降低了筒体装夹定位的难度，并且通过定心装置撑紧筒体内侧壁，提高筒体抗变形能力，避免筒体在加工过程中变形，提高了筒体加工质量。
附图说明
[0016]
图1为本发明筒体加工方法的筒体装夹工作示意图；图2为本发明筒体加工方法的加工设备的主视图；图3为本发明筒体加工方法的加工设备的侧视图；图4为本发明筒体加工方法的定心装置的主视图；图5为本发明筒体加工方法的定心装置的侧视图；图6为本发明筒体加工方法的支撑转轴的结构示意图；图7为本发明筒体加工方法的驱动装置的结构示意图；图8为本发明筒体加工方法的支撑底座的结构示意图；图9为本发明筒体加工方法的磨削加工装置的结构示意图。
[0017]
零件标号说明1-定心装置；11-圆弧撑架；12-中心架；13-线性滑轨；14-调节螺栓；15-锁紧螺栓；16-顶紧螺栓；17-初始固定板；18-顶块；19-顶块螺栓；2-支撑转轴；21-限位挡环；22-限位块；3-驱动装置；31-第一电机；32-减速机；33-丝杠滑轨机构；34-第一动力底座；35-限位法兰；36-定位销；4-支撑底座；41-支座；42-支撑滚轮；43-限位滚轮；44-水箱；5-磨削加工装置；51-固定座；52-丝杠滑轨；53-第二动力底座；54-第二电机；55-张紧机构；56-砂轮；6-筒体；71-第一安装支架；72-第二安装支架；73-第三安装支架；74-延长杆。
具体实施方式
[0018]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0019]
需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0020]
在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于筒体加工，特别是应用于大口径筒体加工。本发明是解决大口径筒体装夹固定操作不便、加工过程中易变形的问题。例如，一般筒体的内径大于1.5m，长度大于3m时，加工过程中极易变形，影响加工质量。
[0021]
如图1至图9所示，本发明的筒体加工方法，包括以下步骤：1）选择与待加工筒体6内径匹配的定心装置1，并将调整至初始状态的定心装置1安装在支撑转轴2上，支撑转轴2上至少安装有两个定心装置1，将支撑转轴2的第一端放置到第一安装支架71上，将支撑转轴2的第二端放置到第二安装支架72上；2）在支撑转轴2的第二端中心孔内安装延长杆74，将筒体6套装到延长杆74上，延长杆74的第二端再放置到第三安装支架73上；3）取走第二安装支架72，移动筒体6至支撑转轴2上使得定心装置1位于筒体6内侧；4）放回第二安装支架72，通过第二安装支架72撑起支撑转轴2的第二端，取下延长杆74，调节定心装置1支撑直径的大小直至定位状态使定心装置1撑紧筒体6内壁，完成筒体6的固定；5）将固定完成的支撑转轴2和筒体6一同转移至加工台，通过驱动装置3与支撑转轴2连接并带动支撑转轴2和筒体6一同转动，通过磨削加工装置5对筒体6的外侧壁和两端端面进行磨削加工。
[0022]
本发明的通过简单操作步骤便实现了筒体6的快速装夹定位，并且通过定心装置1撑紧筒体6的内壁，有效避免筒体6在加工过程中轻易变形，提高加工质量，采用内径装夹，
实现筒体6的外侧表面和两端端面同时加工，无需频繁更换筒体6装夹定位的位置，提高加工效率。
[0023]
如图2至图5所示，在一示例性实施例中，定心装置1包括中心架12，中心架12通过轴套套装在支撑转轴2上，并与支撑转轴2同轴固定，中心架12上安装有沿其圆周方向分布的圆弧撑架11，圆弧撑架11与支撑转轴2同轴设置。其中，轴套安装在中心架12的中心，轴套上安装有顶级螺栓16，当中心架12沿着支撑转轴2的轴向移动至指定位置时，旋紧顶紧螺栓16，使顶紧螺栓16顶紧支撑转轴2的侧壁，实现定心装置1的轴向锁紧固定。
[0024]
如图2至图5所示，在一示例性实施例中，中心架12上安装有至少两块圆弧撑架11，各圆弧撑架11沿中心架12圆周方向分布，各圆弧撑架11的弧形面与筒体6的内壁面贴合，用于撑紧筒体6的内壁，避免筒体6加工时受压变形，提高筒体6整体结构抗变形的能力。中心架12、支撑转轴2和圆弧撑架11同轴设置，便于筒体6安装定位，有利于提高加工质量。在本实施例中，圆弧撑架11的数量为四块，其中两块组成第一圆弧撑架组，另外两块组成第二圆弧撑架组，第一圆弧撑架组和第二圆弧撑架组沿中心架轴向间隔分布。四块圆弧撑架11配合沿筒体6的周向围成一圈完整的圆弧，且同一圆弧撑架组中的两块圆弧撑架11在圆周方向上间隔分布。采用该结构设计，使得各圆弧撑架11在调节支撑直径时不会相互干扰，即为各圆弧撑架11向中心架12的中心靠拢或远离提供空间，并且使得筒体6内壁的受力在轴向上分散，进一步提高筒体1抗变形能力。
[0025]
如图2至图5所示，在一示例性实施例中，中心架12上安装有线性滑轨13，圆弧撑架11通过滑块与线性滑轨13连接，线性滑轨13上设有沿圆弧撑架11滑动方向分布的固定板，圆弧撑架11沿线性滑轨13滑动与不同位置的固定板连接使其在初始状态和定位状态切换，在初始状态时，圆弧撑架11便与初始固定板17连接。在本实施例中，中心架12上设有四个线性滑轨13，其中两个横向设置，其中两个纵向设置，并且横向设置线性滑轨13与纵向设置的线性滑轨13沿支撑转轴2的轴向前后错开，从而使得安装在线性滑轨13上的圆弧撑架11沿支撑转轴2轴向前后错开。
[0026]
如图2至图5所示，圆弧撑架11上安装有调节螺栓14，该调节螺栓14的轴向与对应的圆弧撑架11的运动方向平行。中心架12上安装有与调节螺栓14对应的顶块18，顶块18通过顶块螺栓19与中心架12转动连接，并通过顶块螺栓19使顶块18锁紧或解锁。在步骤1）中调整定心装置1至初始状态时，松动顶块螺栓19使顶块18处于解锁状态，转动顶块18至避开圆弧撑架11运动轨迹的位置并锁紧，滑动圆弧撑架11使其向中心架12的中心靠拢直至与对应的固定板连接，即与初始位置的初始固定板17连接，定心装置1完成初始状态的调整。在步骤4）中调整定心装置1至定位状态时，先将圆弧撑架11解锁并滑动圆弧撑架11远离中心架12的中心，使调节螺栓14沿中心架12径向上位于顶块18的外围，松动顶块螺栓19使顶块18处于解锁状态，转动顶块18与调节螺栓14对准，锁紧顶块18，转动调节螺栓14使调节螺栓14的一端顶住顶块18，继续沿同一方向转动调节螺栓14，由于调节螺栓14的一端顶住了顶块18，调节螺栓14继续沿该方向旋转无法移动，便使与调节螺栓14另一端连接的圆弧撑架11移动直至到达定位状态，便与对应的固定板连接，即与定位位置的固定板连接，圆弧撑架11撑紧筒体6内壁。
[0027]
如图1至图8所示，在一示例性实施例中，在步骤1）中，定心装置1的数量可以根据筒体6的长度进行选择，各定心装置1由支撑转轴2的第一端至第二端间隔分布，即各定心装
置1沿支撑转轴2的轴向间隔分布。靠近支撑转轴2第一端的第一个定心装置1顶紧限位块22使得该定心装置1轴向定位，其它各个定心装置1以前一个定心装置1为定位基准进行轴向定位。尤其是有的筒体6是通过纤维缠绕成型的，通过缠绕成型的筒体6为了便于脱模，筒体6的内壁有锥度，因此筒体6沿其轴向不同位置的内径尺寸不同，装配时，根据筒体6端部与限位块22沿筒体6轴向上的间距以确定筒体6在限位块22对应位置的内径尺寸，同理，根据后一个定心装置1与前一个定心装置1的间距便能确定对应定心装置1与对应位置的筒体6的内径尺寸，以便选择与对应位置筒体6内径尺寸配合的定心装置1，避免在调节时定心装置1过渡撑圆或撑圆不到位的情况。采用限位块22作为筒体6和首个定心装置1的定位基准，定位方便准确，为其它定心装置1的定位提供了参考基准，调节装配操作简单方便，降低了装配定位的难度，避免装夹过程中装配不到位或者装配过渡的情况，提高了产品的加工质量。
[0028]
如图2至图8所示，在一示例性实施例中，在步骤5）中，支撑转轴2的第一端端部设有槽口，支撑转轴2的第一端上还设有连接孔，该连接孔沿支撑转轴2的径向贯穿设置，并穿过槽口，驱动装置3的输出端通过定位销36穿过连接孔和槽口与支撑转轴2连接。支撑转轴2的第一端上还设有用于支撑转轴2轴向定位的限位挡环21和用于定心装置1定位的限位块22，限位挡环21位于槽口和限位块22之间，限位挡环21沿支撑转轴2的周向环设。
[0029]
如图2至图8所示，在一示例性实施例中，在步骤5）中，驱动装置3包括第一动力底座34和动力组件，第一动力底座34上安装有丝杠滑轨机构33，动力组件安装在丝杠滑轨机构33上，并能够沿丝杠滑轨机构33滑动与支撑转轴2的第一端传动连接，丝杠滑轨机构33驱动动力组件滑动至指定位置便与支撑转轴2的第一端连接。其中，动力组件包括第一电机31和减速机32，减速机32安装在丝杠滑轨机构33的丝杠滑块上，第一电机31通过传动带与减速机32传动连接，丝杠滑轨机构33的丝杠滑轨带动减速机32沿丝杠滑轨前后移动，便于安装时调节，丝杠滑轨可以采用电机驱动，结构简单，运行稳定。减速机32的输出端安装有法兰，该法兰再通过限位法兰35与支撑转轴2的第一端连接。限位法兰35朝向支撑转轴2的一侧设有凸出部，该凸出部上设有通孔，凸出部伸入槽口，并将定位销36插入连接孔和通孔，以限制限位法兰35与支撑转轴2脱离，装配简单方便，结构连接稳固，有利于带动支撑转轴2稳定转动。
[0030]
如图2至图8所示，在一示例性实施例中，在步骤5）中，加工台处设有支撑底座4，支撑底座4的两端设有支座41，支座41上安装有用于撑起支撑转轴2的支撑滚轮42，通过限位滚轮43撑起支撑转轴2，结构稳固，同时又能保证支撑转轴2沿其周向灵活转动。靠近支撑转轴2第一端的支座41上还设有限位滚轮43，限位滚轮43与限位块22配合限制支撑转轴2的轴向位置。限位滚轮43分布在限位挡环21的两侧，且限位滚轮43的轴心线与支撑转轴2的轴心线垂直，采用该结构设计，既能限制支撑转轴2的轴向移动，又能减小支撑转轴2周向转动的摩擦，使得支撑转轴2周向转动更加灵活。
[0031]
如图2至图9所示，在一示例性实施例中，在步骤5）中，磨削加工装置5包括冷却机构、固定座51和第二动力底座53，第二动力底座53上安装有第二电机54和砂轮56，第二电机54带动砂轮56运行对筒体6外侧壁和两端端面进行磨削加工。磨削加工装置5的数量和分布位置可以根据筒体6的加工需求设置，可以同步磨削加工，也可以单独磨削加工，磨削加工时，磨削加工装置5的分布位置与筒体6待加工部位对应。第二动力底座53通过丝杠滑轨52
安装在固定座51上，并可以通过电机驱动第二动力底座53在丝杠滑轨52上移动，以便调整砂轮56与筒体6的相对位置。第二电机54通过带传动带动砂轮56转动，并通过张紧机构55调节传动带的张紧程度。支撑底座4上还安装有水箱44，通过水箱44为冷却机构提供冷却液，实现砂轮56的冷却。
[0032]
如图2至图9所示，在一示例性实施例中，筒体加工方法所使用的加工设备还包括控制系统，控制系统与驱动装置3、磨削加工装置5连接，并控制驱动装置3、磨削加工装置5的运行和停止，操作安全简单。
[0033]
本发明的筒体加工方法，通过简单的操作步骤实现筒体6的装夹定位，在筒体6的内侧安装撑紧筒体6内壁的定心装置1，避免筒体6在加工过程中变形，提高了加工质量，实现筒体6的外侧壁和两端端面同步加工，提高了加工效率。
[0034]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。